1、上節復習第一章第一章 基本狀態參數基本狀態參數 平衡狀態、狀態方程式、坐標圖平衡狀態、狀態方程式、坐標圖 1-5 工質的狀態變化過程工質的狀態變化過程平衡狀態平衡狀態狀態不變化狀態不變化能量不能轉換能量不能轉換非平衡狀態非平衡狀態無法簡單描述無法簡單描述熱力學引入熱力學引入準靜態準靜態（準平衡準平衡）過程過程一般過程一般過程p1 = p0+ +重物重物p，Tp0T1 = T0突然去掉重物突然去掉重物最終最終p2 = p0T2 = T0pv12. . .準靜態過程準靜態過程p1 = p0+ +重物重物p，Tp0T1 = T0假如重物有無限多層假如重物有無限多層每次只去掉無限薄一層每次只去掉無限薄

2、一層pv12. . . .系統系統隨時隨時接近于平衡態接近于平衡態準靜態過程有實際意義嗎？準靜態過程有實際意義嗎？疑問：疑問：理論上理論上準靜態準靜態應無限應無限緩慢，緩慢，工程上工程上怎樣處理？怎樣處理？準靜態過程的工程條件準靜態過程的工程條件破壞平衡所需時間破壞平衡所需時間（外部作用時間）（外部作用時間）恢復平衡所需時間恢復平衡所需時間（馳豫時間）（馳豫時間）有足夠時間恢復新平衡有足夠時間恢復新平衡 準靜態過程準靜態過程準靜態過程的工程應用準靜態過程的工程應用例：例：活塞式內燃機活塞式內燃機 2000轉轉/分分 曲柄曲柄 2沖程沖程/轉，轉，0.15米米/沖程沖程活塞運動速度活塞運動速度=

3、2000 2 0.15/60=10 m/s壓力波恢復平衡速度（聲速）壓力波恢復平衡速度（聲速）350 m/s破壞平衡所需時間破壞平衡所需時間（外部作用時間）（外部作用時間）恢復平衡所需時間恢復平衡所需時間（馳豫時間）（馳豫時間）一般的工程過程都可認為是一般的工程過程都可認為是準靜態過程準靜態過程習題中注意習題中注意“突然突然”“”“緩緩慢慢”可逆過程的定義可逆過程的定義 當完成了當完成了某一過程后，如果能使工質沿某一過程后，如果能使工質沿相同的路徑逆行而回復到原來狀態，并使相互相同的路徑逆行而回復到原來狀態，并使相互作用中所涉及到的作用中所涉及到的外界外界同時同時恢復到原來狀態，恢復到原來狀態

4、，而不留下任何改變，則此過程為而不留下任何改變，則此過程為可逆過程可逆過程。注意注意可逆過程只是指可能性，并不可逆過程只是指可能性，并不是指必須要回到初態的過程。是指必須要回到初態的過程。可逆過程的特點可逆過程的特點準靜態過程準靜態過程 + 無耗散效應無耗散效應 = 可逆過程可逆過程無不平衡勢差無不平衡勢差通過摩擦使功通過摩擦使功變熱的效應變熱的效應(摩阻，電阻，摩阻，電阻，非彈性變形，非彈性變形，磁阻等）磁阻等）耗散效應耗散效應溫差傳熱；自由膨脹；混合過程；溫差傳熱；自由膨脹；混合過程；節流過程；摩擦生熱；節流過程；摩擦生熱；粘性流體；粘性流體；阻尼振動；電阻熱效應；燃燒過程；阻尼振動；電阻

5、熱效應；燃燒過程；非彈性形變；磁滯損耗非彈性形變；磁滯損耗等等常見的不可逆過程常見的不可逆過程常見的不可逆過程常見的不可逆過程不等溫傳熱不等溫傳熱T1T2T1T2Q節流過程節流過程 ( (閥門）閥門）p1p2p1p2常見的不可逆過程常見的不可逆過程混合過程混合過程自由膨脹自由膨脹真空真空引入可逆過程的意義引入可逆過程的意義 準靜態過程是實際過程的準靜態過程是實際過程的理想化理想化過程，過程， 但并非但并非最優最優過程，可逆過程是過程，可逆過程是最優最優過程。過程。 可逆過程的功與熱可逆過程的功與熱完全完全可用可用系統內系統內工質工質 的的狀態參數狀態參數表達，可不考慮系統與外界表達，可不考慮系

6、統與外界 的復雜關系，易分析。的復雜關系，易分析。 實際過程不是可逆過程，但為了研究方實際過程不是可逆過程，但為了研究方 便，先按便，先按理想理想情況（情況（可逆過程可逆過程）處理，）處理， 用系統參數加以分析，然后考慮不可逆用系統參數加以分析，然后考慮不可逆 因素加以因素加以修正。修正。鍋鍋爐爐汽輪機汽輪機發電機發電機給水泵給水泵凝凝汽汽器器過熱器過熱器1-6 過程功和熱量過程功和熱量力學力學定義定義: : 力力 在力方向上的在力方向上的位移位移功的熱力學定義功的熱力學定義 功是熱力系統通過邊界而傳遞的能量，功是熱力系統通過邊界而傳遞的能量，且其全部效果可表現為且其全部效果可表現為舉起重物舉

7、起重物。 并非真的舉起重物，而是強調其能量并非真的舉起重物，而是強調其能量形式可以全部用來做形式可以全部用來做（力學）（力學）功。功。功的單位功的單位 功的單位：焦耳功的單位：焦耳 1J1Nm單位質量的物質所做的功稱為比功，單位質量的物質所做的功稱為比功，J/kg。單位時間內完成的功稱為功率，單位單位時間內完成的功稱為功率，單位W，即，即1W=1J/sWwmJ/kg 1kW=1kJ/s； 1馬力=0.735kW；1kW=1.36馬力；功的單位：千瓦功的單位：千瓦時（度）時（度） 1kWh=3600kJ；可逆過程的功可逆過程的功功功的一般表達式的一般表達式Fdxw Fdxw可逆過程的功p p2

8、2p pextext2 22 2WFdxpAdxpdVp p1 1p pextext1 11 121Wp d VA活塞面積；dV工質體積微元變化量。工質從狀態工質從狀態1 1變化到狀態變化到狀態2 2，所作的膨脹功為：，所作的膨脹功為：說 明1wpdVpdvm21 21wpdv12 12wpdv pf V1. 如已知可逆的膨脹過程1-2的方程式， 即可由積分求得膨脹過程功的數值；2. 膨脹功在圖上可用過程線下方的面積表示，因此pV 圖也叫示功圖。3. 如果工質是1kg，則所做的功為4. 過程反方向21進行時，同理可得21WpdV應用功量公式應注意1. 功量正負號規定系統對外做功，功為正；外界對

9、系統做功，功為負。系統對外做功，功為正；外界對系統做功，功為負。2. 功量的大小可以用圖上過程線下方的面積表示，過程經歷的途徑不同時，功量的大小也各不相同。所以功量是一個過程量，微分形式不是全微分，用表示。3. 容積變化功的公式只適用于準靜態過程和可逆過程。4. 此公式適用于任何工質。應用功量公式應注意5. 5. 閉口系工質在膨脹過程中所作的功并不全部用來閉口系工質在膨脹過程中所作的功并不全部用來輸出作有用功，它一部分因摩擦而耗散輸出作有用功，它一部分因摩擦而耗散Wr，一部，一部分用以排斥大氣做功分用以排斥大氣做功W1，余下的才是可被利用的，余下的才是可被利用的功，稱作有用功。功，稱作有用功。

10、 1urWWWW過程熱量過程熱量 熱力學定義：熱力學定義：熱量熱量是熱力系與外界之間僅僅由于溫度不是熱力系與外界之間僅僅由于溫度不同而通過邊界傳遞的能量。同而通過邊界傳遞的能量。 熱量的單位：熱量的單位：J J，焦耳，焦耳 質量為質量為m的工質過程中與外界交換的熱量的工質過程中與外界交換的熱量Q Q，J J單位質量的工質過程中與外界交換的熱量單位質量的工質過程中與外界交換的熱量q q，J/kgJ/kg 約定：系統吸熱為正；放熱為負約定：系統吸熱為正；放熱為負熱熱 量量 如如 何何 計計 算算 ？熱量是否可以用類似于功的式子表示熱量是否可以用類似于功的式子表示？引入引入“熵熵”熵的定義熵的定義r

11、evQdSTrevqdsT比參數比參數 kJ/kg.K定義定義: 可逆過程可逆過程 qrev除以傳熱時的除以傳熱時的T所得的所得的商商 廣延量廣延量 kJ/K熵的說明熵的說明1 1、熵熵是是狀態參數狀態參數 3、熵熵的物理意義：的物理意義：熵熵體現了體現了可逆過程可逆過程 傳熱的傳熱的大小大小與與方向方向2、符號符號規定規定系統系統吸熱吸熱時為時為正正 Q 0 dS 0系統系統放熱放熱時為時為負負 Q 0 dS 04、用途：用途：判斷熱量方向判斷熱量方向 計算可逆過程的傳熱量計算可逆過程的傳熱量熱量與容積變化功熱量與容積變化功能量傳遞方式能量傳遞方式 容積變化功容積變化功 傳熱量傳熱量性質性質

12、 過程量過程量 過程量過程量推動力推動力 壓力壓力 p 溫度溫度 T標志標志 dV , dv dS , ds公式公式pdvw Tdsq pdvw Tdsq條件條件 準靜態或可逆準靜態或可逆 可逆可逆示功圖與示熱圖示功圖與示熱圖pVWTSQ 示功圖示功圖溫熵溫熵(示熱示熱)圖圖pdVWTdSQ1-7 熱力循環熱力循環要實現要實現連續連續作功，必須構成作功，必須構成循環循環定義：定義： 熱力系統經過一系列變化回到初態，熱力系統經過一系列變化回到初態，這一系列變化過程稱為這一系列變化過程稱為熱力循環熱力循環。循環和過程循環和過程pv123Ts12344循環由過程構成循環由過程構成不可逆循環不可逆循環

13、可逆可逆過程過程不可逆不可逆循環循環可逆循環可逆循環正向循環正向循環pVTS凈效應：凈效應：對外作功對外作功凈效應：凈效應：吸熱吸熱順時針方向順時針方向2112熱動力循環熱動力循環逆向循環逆向循環pVTS凈效應：凈效應：對內作功對內作功凈效應：凈效應：放熱放熱逆時針方向逆時針方向2112制冷循環制冷循環熱力循環的評價指標熱力循環的評價指標正循環：凈效應（對外作功，吸熱）正循環：凈效應（對外作功，吸熱）1WQ收 益代 價凈 功吸 熱WT1Q1Q2T2動力循環：熱效率動力循環：熱效率熱力循環的評價指標熱力循環的評價指標逆循環：凈效應（對內作功，放熱）逆循環：凈效應（對內作功，放熱）2QW收 益吸

14、熱代 價耗 功WT0Q1Q2T2制冷循環：制冷系數制冷循環：制冷系數制熱循環：制熱系數制熱循環：制熱系數WQ1耗功吸熱代價收益課后作業1-121-19、1-21第一章小結第一章小結1.11.1熱能動力裝置熱能動力裝置工質從高溫熱源吸取熱能，將其中的一部分轉工質從高溫熱源吸取熱能，將其中的一部分轉化為機械能而做功，并把余下的另一部分排向化為機械能而做功，并把余下的另一部分排向低溫環境的一整套設備（包括輔助設備），通低溫環境的一整套設備（包括輔助設備），通稱為熱能動力裝置稱為熱能動力裝置 蒸汽動力裝置內燃機燃氣動力裝置燃氣輪機1.2熱力系統閉口系統開口系統絕熱系統孤立系統外界外界邊界邊界熱力系統熱力系統熱力系統熱力系統邊界邊界要學會判斷系統開口系、閉口系判斷基準是否有質量跨越邊界絕熱系判斷基準系統與外界之間是否由于溫度不同而傳遞了能量真空孤立系1.3狀態參數SHUVTp12ppp12XXX0121badp0121badX1ab2pv1ab2YX溫度與壓力溫度與壓力273.15TtK ebpppvbppp常用單位之間的換算關系常用單位之間的換算關系1.5熱力過程準平衡過程實現的條件勢差足夠小足夠小地偏離平衡狀態實現條件變化速度足夠慢足夠的時間恢復平衡可逆過程實現的條件可逆過程實現的條件準靜